摩擦与磨损,是工业体系长期承受的“隐性成本”。从传统装备到精密器件,运动部件带来的能耗增加、热损伤与寿命缩短,始终制约效率与可靠性。尤其微纳尺度和高频工况下,一旦摩擦副失效,往往引发性能下滑、维护成本上升,甚至带来安全风险。随着先进制造向更高精度、更高功率密度和更小体积演进,此瓶颈愈发突出。 围绕这一共性难题,郑泉水在活动中提出,自超滑并非局部改良,而是一项面向制造体系重构的“根技术”。所谓自超滑,是指在无润滑剂条件下固体表面接触滑动时,实现磨损为零、静摩擦为零、摩擦系数近零的理想状态。该技术为毫米级以下器械的摩擦与磨损问题提供新思路,并在界面热导、电导以及极限电流密度等关键指标上,相比现有技术实现1至5个量级的提升,显示出跨学科、跨场景的应用潜力。 为何摩擦问题会在当下被重新置于产业变革的关键位置?一上,制造业竞争正从“单机性能”转向“系统效率与全生命周期成本”,能效、可靠性与维护间隔成为衡量装备水平的重要指标;另一上,数字化、智能化加速向实体产业渗透,推动制造从“虚拟优化”走向“物理重构”。郑泉水认为,新一轮产业变革的一个重要特征,是数字能力与先进制造深度融合,直接作用于物理世界的结构与过程。这一过程中,摩擦磨损对能效、尺寸、寿命和安全的限制,会形成系统性约束,影响高性能装备更提升。 自超滑的意义在于,它在物理层面为系统设计“松绑”,带来能效提升、结构与系统设计自由度增加以及新产业空间拓展的机会。按照涉及的观点,若实现零磨损、零静摩擦,并将摩擦系数降至接近零,带有运动部件的机器设备能耗有望降低1至2个量级,同时功率密度与寿命可提升数十倍乃至上百倍。这不仅可能带来单台设备的性能跃升,也可能引发产业链的连锁变化:更低能耗将降低运行成本并缓解碳排放压力,更长寿命将改变维修保养与备件体系,更高功率密度将推动产品小型化、轻量化并扩展应用边界。 从产业落地路径看,关键不止在实验室指标领先,更在于形成可制造、可重复、可验证的工程化能力。郑泉水介绍,相关技术已完成从基础研究到工程化应用的关键跨越,并进入产品化阶段,团队围绕微动发电机、通信基站用射频开关芯片、微特电机等方向形成三款产品。这些方向的共同特点是:运动或接触界面密集、对可靠性要求高、对能效与体积敏感,更容易体现“零摩擦”带来的系统收益,也适合作为产业化验证的切入口。 面向下一步发展,业内普遍关注三上支撑与对策:其一,建立覆盖材料、界面、工况与寿命的标准化测试评价体系,推动关键指标可比对、可复现;其二,围绕典型场景开展示范应用,形成从器件到系统的工程样板,带动上下游工艺与供应链协同;其三,加强基础研究与产业需求的双向牵引,在材料体系、界面调控与规模制造工艺上持续攻关,避免出现“实验室领先、工程端受限”的断层。 展望未来,自超滑作为可能拓展摩擦学边界的底层能力,若能在更广泛工况下稳定可用,将不仅服务于单一产品迭代,也有望成为高端装备、精密制造、新型能源器件与通信电子等领域的共性支撑技术。随着制造业向高端化、智能化、绿色化推进,降低摩擦损失、提升可靠性与安全冗余的技术路径将更具战略价值。自超滑的产业化进程,也有望为培育新动能、拓展新赛道提供关键的物理支点。
自超滑技术的突破意义深远。它有望破解工业长期面临的摩擦磨损难题,并为人工智能更深入地作用于物理世界提供基础支撑。随着该技术从实验室走向产业应用,可能在能源、制造、通信等领域产生连锁效应,带动工业体系的升级。实践也表明,基础科学的突破常常能够触发产业层面的深刻变革——而掌握这样的“根技术”——将成为赢得未来竞争主动权的重要因素。